DE2429521A1

DE2429521A1 - Verfahren zur herstellung einer waessrigen loesung von natriumborhydrid hoher konzentration

Info

Publication number: DE2429521A1
Application number: DE2429521A
Authority: DE
Inventors: Edward R Winiarczyk
Original assignee: Ventron Corp
Current assignee: Ventron Corp
Priority date: 1974-06-20
Filing date: 1974-06-20
Publication date: 1976-01-08
Also published as: DE2429521C2

Description

Verfahren zur Herstellung einer wässrigen Lösung von Natriumborhydrid hoher Konzentration.
Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von festem Natriumborhydrid und einer wässrigen Lösung von Natriumborhydrid hoher Konzentration, d.h. zwischen etwa 13 und etwa 30 Gew.% Natriumborhydrid.
Festes Natriumborhydrid ist dadurch hergestellt worden, dass man zuerst Natriumborhydrid aus einer wässrigen Lösung, die etwa 12 Gew.% Natriumborhydrid und etwa 43 Gew.% Natriumhydroxid enthält, mit einem Lösungsmittel für Natriumborhydrid und einem Nichtlösungsmittel für Natriumhydroxid, wie beispielsweise Isopropylamin,extrahiert, wobei die beiden Lösungen in einer Extraktionskolonne im Gegenstrom geführt werden. Eine wässrige Lösung von Natriumhydroxid, die einige Verunreinigungen, wie beispielsweise Natriumborat, enthält, wird aus dem Boden der Säule ausgelassen und eine Isopropylaminlösung von Natriumborhydrid, die etwas Natriumhydroxid, Wasser und Natriumborat enthält, von dem oberen Ende der Säule zu einemllaltungs-oder Absetztank geführt.In dem Haltungstank trennt sich die Lösung in zwei-Schichten auf, insbesondere in eine Bodenschicht, die im wesentlichen eine wässrige Lösung darstellt, die Natriumborhydrid, Natriumhydroxid und Natriumborat enthält, und eine obere Schicht, die eine Isopropylaminlösung von Natriumborhydrid darstellt, die Natriumhydroxid und etwas Wasser enthält.
Die Bodenschicht wird von dem altungstank zu der Extraktionssäule zurückgeführt. Die obere Schicht aus demHaltungstank wird zu einem Verdampfer geführt, wo Isopropylamin durch Destillation entfernt wird. Die Lösung oder Aufschlämmung vom Boden des Verdampfers enthält etwa 40 % Natriumborhydrid, 5 Gew.% Natriumhydroxid, etwas Natriumborat und Wasser und wird zu einem Kristallisierer geführt, wo das Natriumborhydrid als Natriumborhydriddihydrat auskristallisiert. Die Aufschlämmung an Dihydratkristallen wird einer Zentrifuge zugeführt, aus der die Natriumborhydrid-dihydratkristalle zu einem Trockner zur Entfernung des kombinierten Wassers weitergeleitet werden. Die Mutterlauge aus der Zentrifuge enthält etwa 32 % Natriumborhydrid, etwa 6 % Natriumhydroxid, etwas Natriumborat und als Rest Wasser Diese Mutterlauge wird zu dem Haltungs- oder Absetztank zurückgeführt. Es tritt eine erhebliche Zersetzung des Natriumborhydrides in dem Haltungstank und dem Verdampfer auf.
Es ist nunmehr gefunden worden, dass, wenn die 31utterflüssigkeit von der Zentrifuge nicht zu dem Haltunqtank (1) zurückgeführt wird, die Beschickungsrate des ursprünglichen Natriumborhydrides zu der Extraktionssäule stark erhöht werden kann, und (2) der Zersetzungsgrad an Natriumborhydrid in dem Behältertank und dem Verdampfer stark verringert wird , wodurch die Menge an Natriumborat in der Mutterflüssigkeit aus der Zentrifuge verringert und sie als eine wässrige reduzierende Lösung von Natriumborhydrid hoher Konzentration geeignet gemacht wird. Durch Verdünnung dieser Mitterlauge mit einer wässrigen Lösung, die Natriumhydroxid enthält, kann eine stabile wässrige Lösung, die eine Natriumborhydridmenge zwischen etwa 13 und etwa 30 Gew.% enthält, erzeugt werden. Als Verdünnungsmittel für die Mutterlauge kann festes Natriumhydroxid oder eine wässrige Lösung von Natriumhydroxid, oder eine wässrige Lösung, wie jene die in der US-PS 2 970 114 (Robert W.
Bragdon vom 31. Januar 1961) beschrieben ist, aufgelöst werden, die etwa 9,35 bis 12,9 Gew.% Natriumborhydrid und etwa 35 bis 46,9 Gew.% Natriumhydroxid, bezogen auf das Gewicht der Lösung, enthält.
Die einzige Figur in der beigefügten Zeichnung veranschaulicht schematisch die bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens verwendete Vorrichtung. In der Zeichnung wird eine wässrige Lösung (5), die etwa 5 bis etwa 12,9 Gew.% Natriumborhydrid und etwa 35 bis etwa 47 Gew.% Natriumhydroxid enthält, kontinuierlich in eine Extraktionssäule (10) in der Nähe von deren obere Ende eingeführt und hierin kontinuierlich abwärtsfliessend geführt, während ein Lösungsmittel (6) für Natriumborhydrid, welches im wesentlichen mit wässrigem Natriumhydroxid nicht mischbar ist, wie beispielsweise Isopropylamin, kontinuierlich in der Säule aufwärts geführt wird. Eine wässrige Lösung (7) von Natriumhydroxid, die etwas Natriumborat enthält, wird kontinuierlich von dem Boden der Säule abgezogen und für andere Zwecke gelagert.
Gleichzeitig wird eine Isopropylaminlösung (8), die etwa 6 % Natriumborhydrid und etwas Wasser enthält, kontinuierlich von dem oberen Ende der Säule abgezogen und zu einemHaltuflgs-oder Absetztank (11) geführt, wo sich die Flüssigkeit in-zwei Schichten, nämlich eine obere Schicht (12) einer Isopropylaminlösung von Natriumborhydrid und etwas Natriumhydroxid und eine Bodenschicht (14) einer wässrigen Lösung von Natriumborhydrid und Natriumhydroxid trennt. Die Bodenschicht wird kontinuierlich abgezogen und in die Extraktionssäule (10) mit der wässrigen Lösung (5) eingeführt. Die obere Schicht (12), die im wesentlichen eine Lösung von Natriumborhydrid in Isopropylamin darstellt, wird kontinuierlich abgezogen und zu einem Verdampfer (16) zur Entfernung des Lösungsmittels durch Destillation geführt, während eine wässrige Lösung von Natriumhydroxid (4), ähnlich zu Strom (5) oder (7) mit der oberen Schicht (12) bei deren Einführung in den Verdampfer (16) zu deren Stabilisierung vermischt wird. Eine Lösung oder Aufschlämmung (17) wird kontinuierlich von dem Boden des Verdampfers abgezogen und zu einem Kristallisierer (3) geführt.
EineAufschlämmung (20) von Natriumborhydrid wird aus dem Boden des Kristallisierers abgezogen und zu einer Zentrifuge (21) geschickt. Die Natriumborhydrid-dihydratkristalle, NaBH42H2O' werden aus dem Boden der Zentrifuge entnommen und zu einem (nicht gezeigten) Trockner zur Entfernung des Hydratationswassers geführt, um im wesentlichen reines festes Natriumborhydrid zu bilden.
Die Mutterlauge in der Flüssigkeit stellt eine wässrige Lösung dar, die etwa 32 % Natriumborhydrid, etwa 6 % Natriumhydroxid und etwa 1 % Natriumborat enthält. Diese Mutterlauge (25) wird von der Zentrifuge abgezogen und zu einem Tank (26) geschickt, wo sie mit einer wässrigen Lösung (27) von Natriumhydroxid oder einer wässrigen Lösung, z.B. Strom (5), der etwa 5 bis 12 Gew.% Natriumborhydrid und etwa 35 bis etwa 47 % Natriumhydroxid in Abhängigkeit von der gewünschten Konzentration an Natriumborhydrid enthält, verdünnt wird. Auf diese Weise können wässrige Lösungen, die zwischen etwa 13 bis 30 Gew.% Natriumborhydrid enthalten, erzeugt werden. Diese konzentrierten Natriumborhydridlösungen sind zur Reduktion oder Hydrierung vieler organischer Verbindungen, wie Aldehyden, Ketonen, Säurehalogeniden etc.
verwendbar.
Eine typische Lösung, die gemäss der Erfindung erzeugt ist, wird wie folgt hergestellt: 65 Gewichtsteile Mutterlauge, die etwa 32 Gew.% Natriumborhydrid, etwa 6 Gew.% Natriumhydroxid und etwa 1 % Natriumborat und als Rest Wasser enthält, wurden mit 35 Gewichtsteilen einer wässrigen Lösung, die etwa 12 Gew.% Natriumborhydrid, 43 Gew.% Natriumhydroxid, weniger als 2 Gew.% Natriumborat und als Rest Wasser enthält, zur Bildung einer wässrigen Lösung verdünnt, die etwa 25 Gew.% Natriumborhydrid, etwa 20 Gew.% Natriumhydroxid, etwa 1 Gew.% Natriumborat und als Rest Wasser enthält. Die resultierende Lösung war während mehr als drei Monaten bei Raumtemperatur und während zumindest zwei Monaten bei 49 0C 0 (120 F) stabil.
Bei der Kristallherstellung von Natriumborhydrid weist die Erfindung die folgenden Vorteile auf: 1. Der Zersetzungsverlust im Verdampfer wird um etwa 67 % verringert.
2. Die Beschickungsrate von wässrigem Natriumborhydrid-Natriumhydroxid zur Extraktionssäule kann wesentlich erhöht werden.
3. In der Extraktionssäule wird weniger Isopropylamin benötigt.
4. Weniger Natriumborhydrid befindet sich in der Extraktionssäule tind dem Behältertank, wodurch die Zersetzung von Natriumborhydrid zu Natriumborat verringert wird.
5. Die Kühlbeanspruchung des Kristallisierers wird verringert.
6. Es ist weniger Dampf in den Verdampfern erforderlich.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur kontinuierlichen Erzeugung einer wässrigen Lösung, die etwa 13 bis etwa 30 Gew.% Natriumborhydrid enthält, dadurch g e k e n n z e i c h n e t dass kontinuierlich Natriumborhydrid aus einer wässrigen Lösung, die etwa 5 bis 12,9 Gew.% Natriumborhydrid und etwa 35 bis etwa 47 Gew.% Natriumhydroxid enthält, mit einem Lösungsmittel für Natriumborhydrid, welches im wesentlichen mit wässrigem Natriumhydroxid nicht mischbar ist unter Erhalt einer Lösung von Natriumborhydrid in dem Lösungsmittel, welche etwas Natriumhydroxid und Wasser enthält, extrahiert wird, der hierdurch erhaltene Extrakt in zwei Schichten auftrennen gelassen wird, von denen die obere Schicht im wesentlichen eine Lösung von Natriumborhydrid in dem Lösungsmittel, welche etwas Wasser enthält, darstellt, und die Bodenschicht eine wässrige Lösung von Natriumborhydrid und Natriumhydroxid darstellt, mit der oberen Schicht eine wässrige Lösung, die überwiegend Natriumhydroxid darstellt, vermischt wird, das Lösungsmittel aus dem Gemisch unter Erhalt einer konzentrierten wässrigen Lösung von Natriumborhydrid, welche etwa 5 Gew.% Natriumhydroxid enthält, kontinuierlich entfernt wird, das Natriumborhydrid aus der konzentrierten Lösung durch Kristallisierung unter Erhalt von Natriumborhydriddihydratkristallen und einer Mutterlauge, welche eine konzentrierte wässrige Lösung von Natriumborhydrid darstellt, die etwa 6 Gew.% Natriumhydroxid enthält, kontinuierlich entfernt wird, und die Mutterlauge mit einem Material kontinuierlich verdünnt wird, das aus der aus festem Natriumhydroxid, einer wässrigen Lösung von Natriumhydroxid, und einer wässrigen Lösung, die etwa 5 bis etwa 12,9 Gew.% Natriumborhydrid und etwa 35 bis etwa 47 Gew.% Natriumhydroxid enthält, bestehenden Gruppe ausgewählt ist, um eine wässrige Lösung von Natriumborhydrid und Natriumhydroxid der gewünschten Natriumborhydridkonzentration zwischen etwa 13 und etwa 30 Gew.% zu erhalten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , dass das Lösungsmittel Isopropylamin darstellt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , dass die Bodenschicht kontinuierlich mit der Flüssigkeit vermischt wird, die mit einem Lösungsmittel für Natriumborhydrid extrahiert ist.